(57)【要約】【課題】最小入力トルクで動作する改良型ベーンタイプ排出ユニットを提供する。【解決手段】ベーンタイプ流体排出ユニットは、ハウジングと、このハウジングを通って延びる駆動軸と、この駆動軸に固定され、ハウジング内に配設されたロータとを備える。このロータの上下の表面の少なくとも一方は滑らかでない。このベーンタイプ流体排出ユニットは、さらに、このロータに固定された少なくとも１つのベーンを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーンタイプ流体排出ユニットであって、
ハウジングと、
前記ハウジングを通って延びる駆動軸と、
前記駆動軸に固定され、前記ハウジング内に配設されたロータとを備え、
前記ロータの上下の表面の少なくとも一方は滑らかでなく、
前記ベーンタイプ流体排出ユニットは、さらに、前記ロータに固定された少なくとも１つのベーンを備えている、ベーンタイプ流体排出ユニット。
【請求項２】
前記ロータの前記上下の表面には、くぼみがつけられている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ロータの上下の表面には、複数のスロットを設けてある、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を取り扱う機械に関し、より詳細には、設計が改良されていることを特徴とするベーンタイプ流体排出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベーンタイプの流体排出ユニットは、当技術分野では周知である。このような典型的なベーンポンプの一例が、クローク（Ｃｒｏｋｅ）他の米国特許第６５０３０６４号に開示されている。この特許発明は、上下の表面が滑らかなロータを備えている。典型的には、ロータの上下の表面は、Ｒａ０．０００１〜０．０００５ｍｍ（４〜２０マイクロインチ）に表面が仕上がるまで、滑らかに研磨される。ロータの表面が研磨されているため、ベーンポンプを通過する流体により、ロータに剪断力がかかり、そのため、より大きな入力トルクが必要とされる。
【０００３】
エドワーズ（Ｅｄｗａｒｄｓ）の米国特許第５５６０７４１号は、上下面の中央にくり抜き部分または陥凹部分が配置されたロータを有するベーンポンプを開示している。この陥凹部分の目的は、ロータの回転中に、ベーンが半径方向内向きに移動し、ベーン下の流体によって、ロータに加えられる剪断力にロータが関連しないときに、この流体の逃げ経路を提供することである。
【０００４】
したがって、当技術分野では、この流体によって、ロータの上下の表面に加えられる剪断力が小さくなる改良型ロータが求められている。
【特許文献１】米国特許第６５０３０６４号
【特許文献２】米国特許第５５６０７４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の主目的は、最小入力トルクで動作する改良型ベーンタイプ排出ユニットを提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、通過する流体によって加えられる剪断力の大きさを小さくするベーンタイプ排出ユニット用の改良型ロータを提供することである。
【０００７】
上記その他の目的は、当業者には明らかであると思う。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ハウジング、このハウジングを通って延びる駆動軸、この駆動軸に固定され、ハウジング内に配設されたロータ、およびこのロータに固定された少なくとも１つのベーンを有するベーンタイプ流体排出ユニットを対象とする。
【０００９】
このロータの上下の表面の少なくとも一方は、滑らかではない。具体的には、一実施形態では、このロータの上下の表面には、くぼみがつけられているか、あるいは、このロータの上下の表面には、スロット、孔、ポケット、またはショットピーンパターンが設けられている。この滑らかでない上下の表面により、ロータ全体にわたって流体の乱れが生じ、ロータに対する流体の剪断力が小さくなり、その結果、必要とされる入力トルクが小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書における、ベーンタイプの流体排出ユニットには、ベーンタイプのポンプおよびモータがともに包含されることは、当業者には理解されると思う。
【００１１】
図１には、カムリングまたはハウジング１２、ハウジング１２を通って延びる駆動軸１４、駆動軸１４に固定されたロータ１６、およびベーン２０を受け取るスロット１８を有する典型的なベーンタイプ流体排出ユニット１０が示されている。
【００１２】
スロット１８内の流体の圧力により、ベーン２０は、半径方向外向きに力を受け、それによって、これらのベーンの先端部２２は、ハウジング１２の内径２４と係合する。このようにして、当技術分野では周知のように、ベーン２０は、注入／排出ポート２６間のロータ１６と、ハウジング１２の内径２４との間で圧縮された流体を掃き出す。
【００１３】
図２〜図６に示すように、ロータ１６は、全体的に円形であり、外側面２８と、下面３２と、その反対側の上面３０とを有する。ロータ１６は、さらに、駆動軸１４を支持する中央開口３４を有する。図２〜図６に示すように、スロット１８は、ローラタイプのベーンを受けるように適合されている。図１に示すように、従来型ベーンとともにロータ１６を使用し得るように、スロット１８を適合し得ることが当業者には理解されよう。
【００１４】
ロータ１６の上下の表面３０および３２の少なくとも一方は、滑らかではない。そのため、ロータ１６全体にわたって流体の乱れが生じ、その結果、ロータ１６に作用する流体の剪断力は小さくなる。
【００１５】
上下の表面３０および３２は、ともに滑らかでないことが好ましい。具体的には、図２に示すように、上下の表面３０および３２には、ロータ１６の上下の表面全体にわたって、均等に離間した複数のくぼみ３６を設けてある。あるいは、図３に示すように、上下の表面３０および３２には、スロット１８に隣接し、中央開口３４から半径方向外向きに延びる複数のスロット３８を設けてある。あるいは、図４に示すように、上下の表面３０および３２には、スロット１８に隣接し、ロータ１６を完全に貫通する複数の孔４０を有する。
【００１６】
別の代替実施形態では、図５に示すように、ロータ１６の上下の表面３０および３２は、スロット１８に隣接するポケット４２を有する。図４に示す孔４０と異なり、ポケット４２は、ロータ１６を部分的にのみ貫通して延びている。あるいは、図６に示すように、上下の表面３０および３２は、ロータ１６の上下の表面全体を実質的に覆うショットピーンパターン４４を有する。ショットピーンパターン４４は、少なくともＲａ０．０００２５ｍｍ（５０マイクロインチ）の粗さを有するのが好ましい。
【００１７】
動作時には、ベーンタイプ排出ユニット１０は、ロータ１６を改良した結果、駆動軸１４に加えられる最小入力トルクで動作する。具体的には、図２〜図６に示すロータ１６の滑らかでない上下の表面３０および３２は、上下の表面に隣接した流体に乱れが生じ、それがロータに作用するように働く。
【００１８】
この流体の乱れにより、上下の表面３０および３２上の流体によって加えられる剪断力は小さくなり、そのため、ロータ１６を駆動するのに必要とされるトルクは小さくなる。
【００１９】
入力トルクに対する滑らかでない上下の表面３０および３２の効果は大きい。図２に示すくぼみ３６を備えていると、４０００ＲＰＭで定温動作する従来型の滑らかな表面によるロータに比べて、入力トルクは約２．４９％減少する。
【００２０】
同様に、図３に示すスロット３８を使用すると、入力トルクは約５．６７％減少し、図４に示す孔４０を使用すると、約６．９５％、図５に示すポケット４２を使用すると、約１１．８７％、図６に示すショットピーンパターン４４を使用すると、入力トルクは約１３．５３％減少する。
【００２１】
図２〜図６の干渉パターンを組み合わせることによって、より大きなトルクの減少が得られる。例えば、上下の表面３０および３２が、図４に示す孔４０、および図６のショットピーンパターンをともに備えるロータ１６では、入力トルクは、約１８．３３％減少する。
【００２２】
同様に、図５に示すポケット４２とショットピーンパターン４４を組み合わせると、従来型の滑らかな表面によるロータに比べて、入力トルクは約２４．３４％減少する。
【００２３】
このように、上下の表面が滑らかでない改良型ロータを使用することによって、流体によって加えられる剪断力の大きさが小さくなり、そのため、ベーンタイプ排出ユニットを、最小入力トルクで動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のベーンタイプ流体排出ユニットの平面図である。
【図２】本発明の実施形態のロータの平面図である。
【図３】本発明の別の実施形態のロータの平面図である。
【図４】本発明の別の実施形態のロータの平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態のロータの平面図である。
【図６】本発明の別の実施形態のロータの平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ベーンタイプ流体移動ユニット
１２  カムリングまたはハウジング
１４  駆動軸
１６  ロータ
１８  スロット
２０  ベーン
２２  ベーンの先端部
２４  ハウジングの内径
２６  注入／排出ポート
２８  ロータの外側面
３０  ロータの上面
３２  ロータの下面
３４  ロータの中央開口
３６  くぼみ
３８  スロット
４０  孔
４２  ポケット
４４  ショットピーンパターン
【図１】
2006083852.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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